钢结构课程设计范例

目录

1.设计资料： ................................................................3 2.结构形式与布置： ................................................................3 3.荷载计算 ................................................................7 3.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载 ............................................7 3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载 ............................................7 3.3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载: .............................................................................6 4.内力计算 ...................................................................7 5.杆件设计 .................................................................9 5.1上弦杆： ................................................................9 5.2下弦杆： ...............................................................11 5.3斜腹杆 ................................................................ 12 5.4竖杆： ...............................................................16 6.节点设计 .................................................................20 6.1下弦设计： ………………………………………………………………20 6.2上弦设计 ................................................................24 6.3屋脊节点K ................................................................34 6.4支座节点a ..................................................................36

单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计

1.设计资料：

（1）第五组：某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2，雪荷载及风荷载见下表。

活KN/m 2载1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 （2）屋架计算跨度

l0?24?0.3?23.7(m) （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度

，屋架跨中起拱l/500考虑，取h0?1900mm中部高度h?3100mm（为l0/7.6）48m.

2.结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸如图所示：

2

图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸

根据厂房长度（102m>60m）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示：

3

4

SC-上弦支撑；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GC-刚性系杆；LG-柔性系杆 3.荷载计算

屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.7kN/m2进行计算。

屋面风荷载

迎风面 ?1?1.4?(?1.0)?1.0?0.35?12??5.88KN/m 背风面 ?1?1.4?(?0.65?1.0?0.35?12??3.82KN/m

由于屋面坡度较小，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋架不考虑。

表 1 荷 载 计 算 表 荷载名称 标准值（kN/m2） 设计值（kN/m2） 1.4×1.35＝1.89 0.4×1.35＝0.54 0.3×1.35＝0.405 0.1×1.35＝0.35 0.384×1.35＝0.5184 3.6234 0.7×1.4＝0.98 0.6×1.4＝0.84 1.82 预应力混凝土大型屋面板 1.4 三毡四油防水层（上铺绿豆0.4 沙） 找平层（厚2cm） 0.3 10cm厚泡沫混凝土保温层 1×0.1＝0.1 屋架和支撑自重 0.12+0.011×24=0.384 永久荷载总和 2.684 屋面活荷载 0.7 积灰荷载 0.6 可变荷载总和 1.3 设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：

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3.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载

全跨节点永久荷载及可变荷载：

F?(3.6234?1.82)?1.5?6?48.991KN

3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：

F1?3.6234?1.5?6?32.611

半跨节点可变荷载：

F2?1.82?1.5?6?16.38KN

3.3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:

全跨节点屋架自重：

F3?0.5184?1.5?6?4.67KN

半跨节点屋面板自重及活荷载：

F4?(1.89?0.7)?1.5?6?23.31KN

1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。 4.内力计算

屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示：

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屋架计算简图

由图解法或数解法解得F＝1的屋架各杆件的内力系数（F＝1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表2

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屋 架 构 件 内 力 组 合 表

内力系数（F=1） 杆件名全跨① 左半跨右半称 ② 跨③ 第二种组合 第一种组合 F1×①F1F×① ×F3×①F3×①计算杆件内力（KN） +F2×+F2×﹢F4×﹢F4×② AB 0 0 0 BC、-9.08 -6.83 -2.90 上 CD -14.02 -9.96 -5.24 弦 DE、-15.75 -10.26 -7.08 EF -16.29 -10.80 -7.08 FG GH、HI Ab 4.94 3.80 1.47 下 bc 11.97 8.77 4.12 弦 cd 15.14 10.35 6.18 de 15.12 8.52 8.52 aB -8.98 -6.91 -2.67 Bb 6.93 5.07 2.40 斜 bD -5.45 -3.67 -2.30 腹 Dc 3.68 2.11 2.02 杆 cF -2.42 -0.90 -1.96 Fd 1.07 -0.29 1.75 dR 0.79 2.43 -2.12 RI 1.56 3.20 -2.12 RG 0.70 0.70 0 Aa -0.50 -0.50 0 Cb、-1.00 -1.00 0 竖 Ec -1.50 -1.49 0 杆 Gd -1.00 -1.00 0 HR 0 0 0 Ie 5.杆件设计

（1）上弦杆

整个上弦采用等截面，按GH,HI杆件的最大内力设计，即

N??797.89KN

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第三种组合 ③ 0 -332.75 -523.42 -603.05 -620.60 ② 0 -200.99 -296.66 -311.79 -326.77 ③ 0 -94.83 -160.18 -201.49 -204.02 0 -444.81 -686.83 -771.55 -797.89 0 -444.81 -686.83 -771.55 -797.89 0 -407.96 -620.28 -681.65 -707.98 242.18 586.45 741.86 740.81 -440.06 339.58 -267.24 180.33 -118.64 52.49 38.68 76.41 34.13 -24.50 -48.92 -73.47 -48.99 0 223.52 534.05 663.36 632.62 -406.16 306.07 -238.00 154.62 -93.71 30.25 65.60 103.33 34.11 -24.50 -48.80 -73.46 -48.99 0 179.77 442.52 571.94 600.78 -326.66 256.41 -206.98 145.62 -103.78 57.07 -1.04 24.07 22.73 -16.31 -32.56 -48.91 -32.61 0 111.42 259.58 311.05 268.37 -202.47 150.06 -110.69 66.22 -27.80 -1.64 60.19 81.66 19.40 -13.95 -27.86 -41.81 -27.89 0 49.63 130.47 182.43 224.58 -90.19 75.79 -67.08 53.77 -46.78 36.65 -34.63 -31.03 3.28 -2.34 -4.64 -7.02 -4.67 0 242.18 586.45 741.86 740.81 -440.06 339.58 -267.24 180.33 -118.64 52.49,-1.64 65.60,-34.63 103.33,-31.03 34.13 -24.50 -48.92 -73.47 -48.99 0 上弦杆计算长度：

在屋架平面内，为节间轴线长度，即

在屋架平面外，本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取loy为支撑点间的距离，即

lox?lo?1508mmloy?6000mm

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦杆截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。如下图所示。

腹杆最大内力N??440.06KN，由屋架节点板厚度参考可知：中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm。

设??70，查Q235钢的稳定系数表，可得??0.751（由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类），则需要的截面积为

N797.89?103A???4941.6mm2

?f0.751?215需要回转半径：

loy60001508ix???21.5mm ， iy???85.7mm

?70?70lox根据需要A，ix，iy查角钢规格表，选用2L180?110?10，肢背间距a=10mm，

02，ix?31.3mm，iy?86.3mm 则： A?568mm按所选角钢进行验算：

?x?lox1508??48.18 ix319 .3 ?y?loyiy?6000 ?69.52<[?]=150, ?y?0.758（b类）

86.3双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比?yz

0.56l0y0.56?600b11??11???33.6, t1.0b11N797.89?103则?yz=?y=69.52，??0.754，?MPa?186.3MPa＜215MPa

?A0.754?5680故所选截面满足要求。

填板每个节间放一块（满足l1范围内不少于两块），尺寸取60mmx130mmx10mm则

间距ld?150.8?75.4cm?40i?40x3.13?125.2cm，取80cm。 2（2）下弦杆

整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆计算。

N?741.86KN

，所需截面积lox?3000mm ，loy?23700/2?11850mm（因跨中有通长系杆）为：

N741.86?103A???3450.5mm2

f215选用2L180?110?10，因loy≥lox，故用不等肢角钢，短肢相并，如下图。

A?5680mm2，ix?31.3mm，iy?86.3mm

?x?loy11850lox3000??95.8＜350，?y???137.31＜350 ix31.3iy86.3N741.86?103????130.61MPa?215MPa

A5680故所选截面满足要求。

填板每个节间放一块，尺寸取60mm×130mm×10mm，则 间距ld?300?150cm?80i?80?3.13?250.4cm，取150cm。 210

（3）斜腹杆

①端斜杆aB：

杆件轴力 N??440.06KN 计算长度 lox? loy?2448mm

因lox?loy，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ix?iy。

选用2L125?80?8，肢背间距a=10mm，则： A?3200mm2，ix?40.1mm，iy?32.7mm 按所选角钢进行验算：

?x? ?y?lox2448??61.05 ix40.1loyiy?2448?74.86<[?]=150 32.7双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比?yz

0.58l0y0.58?244.8b28??10???17.7, t0.8b28则?yz=?y（1+

1.09b2l0yt224）=73.07×（1+

1.09?84244.8?0.822)?81.58??y

故由?max??yz?81.58，b类，??0.678，

N440.06?103?MPa?202.8MPa＜215MPa ?A0.678?3200故所选截面满足要求。

填板放两块，尺寸取60mm×145mm×10mm，则 间距ld?244.8?81.6cm?40i?40?3.27?130.8cm,取90cm。 3②杆件dR-RI

此杆在R节点处不断开，采用通长杆件。 最大拉力：NdR?65.60KN ，NRI?103.33KN 最大压力：NdR??34.63KN ，NRI??31.03KN

再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距

lox?2157mm，在桁架平面外的计算长度：

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loy?l1?(0.75?0.25?N231.03)?4314?(0.75?0.25?)?6399.5mm N134.63选用2L63?4，查角钢规格表得

A?996mm2，ix?19.6mm，iy?29.4mm

?x?lox2157??99.7?150 ix19.6loyiy?6399.5?217.67?15029.4

?y?

因?x＜?y，只需求?y。查表得?y?0.3486，则

??拉应力： ??所选截面满足要求。

N34630??99.7MPa＜215MPa ?yA0.3486?996N10333??103.7MPa?215MPa A996填板放两块，尺寸取60mm×83mm×10mm，则 间距ld?③ 杆件Bb

杆件轴力 N?339.58KN

计算长度 lox?0.8×2534=2027.2mm， loy?2534mm 选用2L75?8，查角钢规格表得

A?2300mm2，ix?22.8mm，iy?35.0mm

215.7?71.9cm?40i?40?1.96?78.4cm，取75cm。 3?x?lox?2027.2?88.9?350 ix?y?loyiy?2534?72.4?350 35.0所选截面满足要求。

填板放两块，尺寸取60mm×95mm×10mm，则 间距ld?

253.4?63.4cm?80i?80?2.28?182.4cm，取80cm。 312

④杆件bD

杆件轴力 N??267.24KN

计算长度 lox?0.8×2798=2238.4mm， loy?2798mm 选用2L75?8，查角钢规格表得

A?2300mm2，ix?22.8mm，iy?35.0mm

loy2798lox2238.4?x???98.2?150，?y???81.8?150

ix22.8iy34.2?x>?y，?x?0.567，??所选截面满足要求。

N267240??204.9MPa?215MPa ?xA0.567?2300填板放三块，尺寸取60mm×95mm×10mm，则 间距ld?⑤杆件Dc

杆件轴力 N?180.33KN

计算长度 lox?0.8×2778=2222.4m， loy?2778mm 选用2L75?8，查角钢规格表得

A?2300mm2，ix?22.8mm，iy?35.0mm

279.8?70.0cm?40i?40?2.28?91.2cm，取70cm。 4?x???loy2778lox2222.4??97.5?350，?y???79.37?350 ix22.8iy35.0N180330??78.4MPa?215MPa A2300所选截面满足要求。

填板放两块，尺寸取60mm×95mm×10mm，则 间距ld?⑥杆件cF

杆件轴力 N??118.64KN

计算长度 lox?0.8×3055=2444m， loy?3055mm 选用2L75?8，查角钢规格表得

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277.8?92.6cm?80i?80?2.28?182.4cm，取100cm。 3A?2300mm2，ix?22.8mm，iy?35.0mm

loy3035lox2444?x???107.2?150，?y???89.3?150

ix22.8iy35.0?x>?y，?x?0.449， ??所选截面满足要求。

N118640??114.9MPa?215MPa ?xA0.449?2300填板放三块，尺寸取60mm×95mm×10mm，则 间距ld?⑦杆件Fd

杆件轴力 N?52.49KN

计算长度 lox?0.8×3035=2444m， loy?3035mm 选用2L63?4，查角钢规格表得

A?996mm2，ix?19.6mm，iy?29.4mm

305.5?76.4cm?40i?40?2.28?91.2cm，取80cm。 4?x???loy3035lox2428??123.9?350，?y???100.5?350 ix19.6iy29.4N52490??52.7MPa?215MPa A996所选截面满足要求

填板放两块，尺寸取60mm×83mm×10mm，则 间距ld?⑧杆件RG

杆件轴力 N?34.13KN

计算长度 lox?0.8×1952=1561.6m， loy?1952mm 选用2L63?4，查角钢规格表得

A?996mm2，ix?19.6mm，iy?29.4mm

303.5?101.2cm?80i?80?1.96?156.8cm，取110cm。 3?x?loy1952lox1561.6??79.7?350，?y???64.6?350 ix19.6iy29.4 14

?x>?y，?x?0.688，??所选截面满足要求

N34130??49.8MPa＜215MPa ?xA0.688?996填板放两块，尺寸取60mm×83mm×10mm，则 间距ld?（4）竖杆 ①杆件Aa

杆件轴力 N??24.50KN

计算长度 lox?0.8×1900=1520m， loy?1900mm 由于杆件内力较小，按??[?]?150选择，需要回转半径为

195.2?65.1cm?80i?80?1.96?156.8cm，取70cm。 3ix?10.13mm，iy?12.67mm 选用2L56?4，查角钢规格表得

A?878mm2，ix?17.3mm，iy?26.7mm

loy1900lox1520?x???87.86?150，?y???69.34?150

ix17.3iy26.7?x>?y，?x?0.636，??所选截面满足要求。

N24500??43.87MPa＜215MPa ?xA0.636?878填板放两块，尺寸取60mm×76mm×12mm，则 间距ld?②杆件HR

杆件轴力 N??48.99KN

计算长度 lox?0.8×1406=1124.8m， loy?1406mm 选用2L56?4，查角钢规格表得

A?878mm2，ix?17.3mm，iy?26.7mm

190.0?63.3cm?40i?40?1.73?69.2cm，取65cm。 3?x?loy1406lox1124.8??65.02?150，?y???51.3?150 ix17.3iy26.715

?x>?y，?x?0.78，??所选截面满足要求。

N448990??71.53MPa＜215MPa ?xA0.78?878填板放三块，尺寸取60mm×76mm×10mm，则 间距ld?③杆件Cb

杆件轴力 N??48.92KN

计算长度 lox?0.8×2200=1760m， loy?2200mm 选用2L56?4，查角钢规格表得

A?878mm2，ix?17.3mm，iy?26.7mm

140.6?46.8cm?40i?40?1.73?69.2cm，取50cm。 3loy2200lox1760?x???101.7?150，?y???80.3?150

ix17.3iy26.7?x>?y，?x?0.483，??所选截面满足要求。

N448920??115.5MPa＜215MPa ?xA0.483?878填板放三块，尺寸取60mm×76mm×10mm，则 间距ld?④杆件Ec

杆件轴力 N??48.92KN

计算长度 lox?0.8×2500=2000m， loy?2500mm 选用2L56?4，查角钢规格表得

A?878mm2，ix?17.3mm，iy?26.7mm

220?55cm?40i?40?1.73?69.2cm,取60cm。 4loy2200lox2000?x???115.6?150，?y???91.24?150

ix17.3iy26.7?x>?y，?x?0.460，??所选截面满足要求。

N448920??121.1MPa＜215MPa ?xA0.460?878填板放三块，尺寸取60mm×76mm×10mm，则

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间距ld?⑤杆件Gd

250?62.5cm?40i?40?1.73?69.2cm,取65cm。 4杆件轴力 N??73.47KN

计算长度 lox?0.8×2800=2240m， loy?2800mm 选用2L63?4，查角钢规格表得

A?996mm2，ix?19.6mm，iy?29.4mm

?x?loy2800lox2240??114.3?150，?y???92.7?150 ix19.6iy29.4N73470??157.6MPa＜215MPa ?xA0.468?996?x>?y，?x?0.468，??所选截面满足要求。

填板放三块，尺寸取60mm×83mm×10mm，则 间距ld?280?70cm?40i?40?1.96?78.4cm,取70cm4 17

表3 屋 架 杆 件 截 面 选 择 表 名称 杆件编号 内力/kN 计算长度/cm l0x 150.8 300 152 244.8 202.7 176.0 223.8 222.2 200.0 244.4 242.8 224.0 215.7 215.7 151.2 112.5 l0y 600.0 10 1185.0 190 244.8 253.4 220.0 279.8 277.8 250.0 305.5 303.5 280.0 420.2 420.2 195.2 140.6 截面规格 截面面积/cm 2回转半径/cm 长细比 ix iy ?x ?y 容许长细比??? 150 350 150 150 350 150 150 350 150 150 350 150 150 150 150 150 200 稳定系数? 计算应力?x 0.636 0.483 0.567 0.460 0.449 0.468 0.688 0.780 ?y 0.754 0.732 0.349 0.349 ?A (Nmm2) 186.3 156.77 43.87 187.87 147.60 115.50 204.90 78.40 121.13 114.90 52.70 157.60 99.70 205.72 49.80 71.53 0 N上GH、HI 弦 下cd 弦 Aa aB Bb Cb bD Dc Ec cF 腹 Fd 杆 Gd dR RI RG HR

-797.89 741.86 -24.50 -440.06 339.58 -48.92 -267.24 180.33 -48.92 -118.64 52.49 -73.47 65.60 -34.63 103.3 -31.0 34.13 -48.99 0 180×110×180×110×10 56×4 125×80×8 75×8 56×4 75×8 75×8 56×4 75×8 63×4 63×4 63×4 63×4 63×4 56×4 63×4 56.80 3.13 8.71 48.18 68.89 56.80 3.13 8.71 95.80 136.05 8.78 1.73 2.74 87.86 69.34 32.00 4.01 3.35 61.05 73.07 23.00 2.28 3.42 88.90 74.10 8.78 1.73 2.74 101.7 80.30 98.2 97.5 81.80 81.20 89.3 92.7 23.00 2.28 3.42 23.00 2.28 3.42 8.78 9.96 9.96 9.96 9.96 9.96 8.78 9.96 1.73 2.74 115.6 91.24 1.96 3.02 123.9 100.5 1.96 3.02 114.3 1.96 3.02 110.1 139.1 1.96 3.02 110.1 139.1 1.96 3.02 79.7 64.6 1.73 2.74 65.02 51.30 1.96 3.02 142.4 18

23.00 2.28 3.42 107.2 Ie 0.9?310.0=279.0 92.4

6.节点设计 1.下弦设计 （1）下弦节点b

已知采用用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw=160Mpa。 设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝hf?8mm和6mm，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）：

肢背： lw1?肢尖： lw2?23?339580?2?8?164.2mm，取180mm。

2?0.7?8?16013?339580?2?6?95.4mm，取100mm。

2?0.7?6?160设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝hf?8mm和6mm，则所需的焊缝长度为： 肢背： lw1?肢尖： lw2?23?267240?2?8?115.9mm，取120mm。

2?0.7?8?16013?267240?2?6?77.6mm，取90mm。

2?0.7?6?160“Cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf?5mm。

根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为300mm×340mm。

下弦节点“b”

19

下弦与节点板连接的焊缝长度为34.0cm，hf?6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差?N?568.45—242.18?326.27kN，受力较大的肢背处的焊缝应力为

??23?326270?79.3MPa?ffw＝160MPa，焊缝强度满足要求。

2?0.7?6?（340—12）（2）下弦节点c

已知采用用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw=160Mpa。 设“cD”杆的肢背和肢尖焊缝hf?8mm和6mm，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）：

肢背： lw1?肢尖： lw2?23?180330?2?8?83.4mm，取100mm。

2?0.7?8?16013?180330?2?6?56.3mm，取60mm。

2?0.7?6?160设“cF”杆的肢背和肢尖焊缝hf?8mm和6mm，则所需的焊缝长度为： 肢背： lw1?肢尖： lw2?23?118640?2?8?60.4mm，取80mm。

2?0.7?8?16013?118640?2?6?41.3mm，取60mm。

2?0.7?6?160“cE”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf?5mm。

根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例

20

下弦节点“c”

绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为260mm×300mm。

下弦与节点板连接的焊缝长度为34.0cm，hf?6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差?N?741.86?586.45?155.41kN，受力较大的肢背处的焊缝应力为

??23?155410?37.79MPa?ffw＝160MPa，焊缝强度满足要求。

2?0.7?6?（340—12）（3）下旋节点d

已知采用用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw=160Mpa。 设“Fd的肢背和肢尖焊缝hf?8mm和6mm，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）：

肢背： lw1?肢尖： lw2?23?52490?2?8?35.6mm，取80mm.

2?0.7?8?16013?52490?2?6?24.8mm，取60mm.

2?0.7?6?160设“dR的肢背和肢尖焊缝hf?8mm和6mm，则所需的焊缝长度为： 肢背： lw1?肢尖： lw2?23?65600?2?8?40.5mm，取80mm.

2?0.7?8?16013?65600?2?6?28.1mm，取60mm.

2?0.7?6?160“Gd的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf?5mm。

根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为260mm×340mm。

21

下弦节点“d”

下弦与节点板连接的焊缝长度为34.0cm，hf?6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差?N?741.86?740.81?1.05kN，受力较大的肢背处的焊缝应力为

??23?1050?0.26MPa?ffw＝160MPa，焊缝强度满足要求。

2?0.7?6?（340—12）(4)下弦节点e

1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：下弦与节点板连接的焊缝长度为50cm，hf?8mm。焊缝所受的力为弦杆的内力N?740.81kN，则需焊缝长度为:

lw?740810N?2?8?222.69mm，取lw=250mm ?16?w4?0.7?8?1604?0.7?hf?ff拼接角钢长度不小于2?250+10=510mm，取540mm。为了保证施焊方便和保证连接焊缝的质量，还需将连接角钢的竖直肢切去Δ=t+hf?5mm=10+8+5=23mm。

2）竖杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算。

N?740810?15%?111.12kN

设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧需焊缝长度为

2?111.12?103肢背：lw?3?12?67.39mm，取lw=80mm

2?0.7?6?160

22

1?111.12?103``肢尖lw?3?12?39.28mm，按构造要求，取焊缝长度lw?50mm，

2?0.7?6?160`取lw =60mm

3）节点板尺寸：

按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸:

图14.下弦节点“e”

??23?740810?91.56MPa?ffw＝160MPa

2?0.7?8?（500—16）焊缝强度满足要求。 2上弦设计

（1）上弦节点“B”

“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。 已知： NaB?-440.06kN

设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝hf?8mm和6mm，则所需的焊缝长度为（按不等肢角钢短肢连接的角焊缝内力分配系数计算）： 肢背： lw1?肢尖： lw2?23?440060?2?8?164.53mm，取170mm。

2?0.7?8?16013?440060?2?6?120.05mm，取140mm。

2?0.7?6?160 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上

23

弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：

hf1?11?节点板厚实度 ??10?5mm,hf2?5mm。 22肢尖焊缝承担弦杆内力差ΔN?N1?N2?444.81?0?444.81kN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F?48.991kN。

上弦与节点板间焊缝长度为400mm，则

?f?23?444810?90.51MPa

2?0.7?5?(400?10)48991?14.95MPa

2?0.7?5?(400?10)?f?（?f214.952）??2?()?90.512?91.34MPa?160MPa f?f1.22节点如图:

上弦节点“B”

24

（2）上弦节点“D”

“bD”杆与节点板的焊缝尺寸和节点\”相同。

肢背： lw1?肢尖： lw2?23?267240?2?8?115.9mm，取120mm。

2?0.7?8?16013?267240?2?6?77.6mm，取90mm。

2?0.7?6?160“Dc”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“c”相同。 肢背: lw1?肢尖： lw2?23?180330?2?8?83.4mm，取100mm。

2?0.7?8?16013?180330?2?6?56.3mm，取60mm。

2?0.7?6?160 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：

hf1?11?节点板厚实度 ??10?5mm,hf2?5mm。 22肢尖焊缝承担弦杆内力差ΔN?N1?N2?686.83?444.81?242.02kN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F?48.991kN。

上弦与节点板间焊缝长度为380mm，则

?f?23?242020?64.34MPa

2?0.7?5?(.380?10)48991?18.91MPa

2?0.7?5?(380?10)?f??f218.912（）??2?()?64.342?66.18MPa?160MPa f?f1.22节点如图:

25

上弦节点“D” （3）上弦节点“F”

“cF”杆与节点板的焊缝尺寸和节点\”相同。

肢背： lw1?肢尖： lw2?23?118640?2?8?60.4mm，取80mm。

2?0.7?8?16013?118640?2?6?41.3mm，取60mm。

2?0.7?6?160 “Fd”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“d”相同。 肢背: lw1?肢尖： lw2?23?180330?2?8?83.4mm，取80mm。

2?0.7?8?16013?180330?2?6?56.3mm，取60mm。

2?0.7?6?160 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：

hf1?11?节点板厚实度 ??10?5mm,hf2?5mm。 22肢尖焊缝承担弦杆内力差ΔN?N1?N2?771.55?686.83?84.72kN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F?48.991kN。

上弦与节点板间焊缝长度为350mm，则

26

?f?23?84720?24.19MPa

2?0.7?5?(.350?10)48991?20.58MPa

2?0.7?5?(350?10)?f??f224.192（）??2?()?20.582?28.58MPa?160MPa f?f1.22节点如图:

上弦节点“F”

（4）上弦节点“G”

“Gd”杆与节点板的焊缝尺寸和节点\”相同，hf?5mm 肢背： lw1?肢尖： lw2?23?73470?2?5?53.95mm，取60mm。

2?0.7?5?16013?73470?2?5?31.65mm，取60mm。

2?0.7?5?160“GR”杆肢背和肢尖的焊脚尺寸hf?8mm和6mm。

27

肢背： lw1?肢尖： lw2?23?34130?2?8?33.01mm，取80mm。

2?0.7?8?16013?34130?2?6?20.38mm，取60mm。

2?0.7?6?160设“GI”杆的焊脚尺寸:hf1?11?节点板厚实度 ??10?5mm,hf2?5mm。 22肢尖焊缝承担弦杆内力差ΔN?N1?N2?797.89?771.55?26.34kN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F?48.991kN。

上弦与节点板间焊缝长度为350则

?f??f?（23?26340?10.51MPa

2?0.7?5?(.350?10)48991?27.99MPa

2?0.7?5?(350?10)?f227.9922）??2?()?10.51?21.55MPa?160MPa f?f1.22节点如图：

（5）上弦节点“C”

“Cb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点\”相同，hf?5mm 肢背： lw1?

23?48920?2?5?39.26mm，取50mm。

2?0.7?5?16028

肢尖： lw2?13?48920?2?5?24.41mm，取50mm。

2?0.7?5?16011?节点板厚实度 ??10?5mm,hf2?5mm。 22设“BD”杆的焊缝尺寸为hf1? 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽 节点如图：

竖杆与节点板间焊缝长度为50则

?f?满足要求。 （6）上弦节点“E”

23?24500?58.3MPa?125MPa

2?0.7?5?(50?10) “Ec”杆与节点板的焊缝尺寸和节点\”相同，hf?5mm 肢背： lw1?肢尖： lw2?23?48920?2?5?39.26mm，取50mm。

2?0.7?5?16013?48920?2?5?24.41mm，取50mm。

2?0.7?5?16011?节点板厚实度 ??10?5mm,hf2?5mm。 22设“DF”杆的焊缝尺寸为hf1? 29

为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽 节点如图：

?f?满足要求。

23?48920?93.64MPa?125MPa

2?0.7?5?(60?10)（7）上弦节点“H”

“HR”杆与节点板的焊缝尺寸和节点\”相同，hf?5mm 肢背： lw1?肢尖： lw2?23?48990?2?5?39.20mm，取50mm。

2?0.7?5?16013?48990?2?5?24.44mm，取50mm。

2?0.7?5?16011?节点板厚实度 ??10?5mm,hf2?5mm。 22设“BD”杆的焊缝尺寸为hf1? 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽

30

节点如图：

?f?满足要求。

23?48990?93.64MPa?125MPa

2?0.7?5?(60?10)（8）上弦节点“A”

“Aa”杆肢背和肢尖的焊脚尺寸hf?8mm和6mm。 肢背： lw1?肢尖： lw2?23?24500?2?8?25.16mm，取80mm。

2?0.7?8?16013?24500?2?6?18.02mm，取60mm。

2?0.7?6?16011?节点板厚实度 ??10?5mm,hf2?5mm。 22设“AB”杆的焊缝尺寸为hf1? 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽 节点如图：

31

（9）上弦节点“R”

“HR”杆与节点板的焊缝尺寸和节点\”相同，hf?5mm 肢背： lw1?肢尖： lw2?23?48990?2?5?39..20mm，取50mm。

2?0.7?5?16013?48990?2?5?24.44mm，取50mm。

2?0.7?5?160“RG”杆肢背和肢尖的焊脚尺寸hf?8mm和6mm。 肢背： lw1?肢尖： lw2?

设“BD”杆的焊缝尺寸为hf1?节点如图：

11?节点板厚实度 ??10?5mm,hf2?5mm。 2223?341340?2?8?33.01mm，取80mm。

2?0.7?8?16013?34130?2?6?20.38mm，取60mm。

2?0.7?6?160 32

节点“R”

肢尖焊缝承担弦杆内力差ΔN?N1?N2?103.33?65.60?37.73kN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F?48.991kN。

弦杆与节点板间焊缝长度为270则

?f??f?（23?37730?13.89MPa

2?0.7?5?(.270?10)48991?26.92MPa

2?0.7?5?(270?10)?f226.922）??2()?13.892?26.07MPa?160MPa f??f1.223.屋脊节点K

弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度（一般为t?hf?5mm）。拼接

33

角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。

设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝hf?8mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）

lw?797890?2?8?198.10mm

4?0.7?8?160拼接角钢的长度L?2lw?10?406.2mm+弦杆杆端空隙，拼接角钢长度取500mm。 上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15％计算，并考虑此力产生的弯矩。设肢尖焊缝hf?8mm，取节点板长度为500mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为

lw?(500/2?10?2?8)?224mm

焊缝应力为：

?Nf?0.15?797890?38.86MPa

2?0.7?8?2206?0.15?797890?85?90.1MPa?160MPa 22?0.7?8?220?Mf?设“dI”、“Id”杆的肢背和肢尖焊缝hf?6mm和5mm，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）：

肢背： lw1?肢尖： lw2?23?103300?2?6?63.5mm，取80mm。

2?0.7?6?16013?103300?2?5?40.4mm，取60mm。

2?0.7?5?160因屋架的跨度很大，需将屋架分为两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点板的连接用工地焊缝。节点形式如图:

34

屋脊节点“K”

4支座设计： 支座节点“a”

为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度12mm。 （1）支座底板的计算：

支座反力： R?391928N

采用对C25，fc?9.6MPa的钢筋混凝土柱，锚栓直径取25mm，锚栓孔直径取2倍的锚栓直径，即50mm。

35

支座底板的面积A：A≥

391928R+1963=42789mm2 ?锚栓孔缺口面积=

9.6fc设支座底板的平面尺寸采用240mm?300mm，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座

mm2。验算柱顶混凝土的抗压强度： 反力，则承压面积为240?214?51360??R391928??7.63MPa?fc?9.6MPa An51360式中：fc－混凝土强度设计值，。

支座底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：

2M??2?a2

式中：?－底板下的平均应力，即?=7.63MPa， a2－两边支承之间的对角线长度，即a2?(120? ?2－系数，由b2/a2查表确定。

142)?1002?150.9mm 2b2为两边支承的相交点到对角线a2的垂直距离。由此得：

b2?b100?11374.9?74.9mm,2??0.50

150.9a2150.9查表得?2＝0.056。则单位宽度的最大弯矩为：

2M??2?a2?0.056?7.63?150.92?9729.5N?mm

底板厚度：

t?6M6?9729.5??16.5mm，取t＝20m f215所以底板尺寸为240?214?20。 （2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算 一个加肋的连焊缝风所承受的内力取为

V?R391928??97.98kN,M?Ve?97.98?50?4899kN?mm 44加劲肋高度、厚度取与中间节点板相同（520?120?12）。采用hf?6mm，验算焊缝应力： 对V:

?f?97980?22.96MPa

2?0.7?6?(520?12) 36

对M:

?f?应力验算:

6?4899000?1.36MPa

2?0.7?6?(520?12)2?f21.362（）??2?()?22.962?22.98MPa?160MPa f?f1.22（3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算

设焊缝传递全部支座反力R?391928N，其中每块加劲肋各传R/4?97980N，节点板传递R/2?195860N。

节点板与底板的连接焊缝长度?lw?2?(240?12)?456mm，所需焊脚尺寸为

hf?R/2195860??3.14mm，取hf?6mm。 w0.7?lw?ff?1.220.7?456?160?1.22 每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为

?l所需焊缝尺寸

w?2?(100?20?12)?136mm

hf?所以取hf?8mm。 节点如图：

R/497980??5.3mm w0.7?lw?ff?1.220.7?136?160?1.22 37

支座节点“a”

下弦与节点板连接的焊缝长度为24.0cm，hf?6mm。焊缝所受的力N?242.18KN，受力较大的肢背处的焊缝应力为

??23?242180?84.7MPa?ffw＝160MPa

2?0.7?6?（240—12）焊缝强度满足要求。

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